część 1
Artykuły na tej stronie pisane są w możliwie prosty sposób bez zbytniego bełkotu technicznego tak, aby trafiały do ludzi nie mających doktoratów z nauk technicznych,a chcących wiedzieć więcej na
temat samochodów ich budowy i działania.
Jeżeli kogoś to nie zadowoli i będzie chciał poszerzyć swoją wiedzę, zapraszam na koniec strony tam staram się umieszczać spis prawdziwej literatury fachowej na dany temat.
Andrzej Godula
Co to jest filtr cząstek stałych FAP, DPF i jak działa?
Nowoczesne silniki Diesla stały się ostatnio konkurencyjne do jednostek benzynowych.
Są ekonomiczne dysponują dużą mocą i jedyne, co je jeszcze odróżnia od benzyniaków to kłęby czarnego dymu wydobywającego się z rury wydechowej podczas gwałtownych przyspieszeń.
Ten dym to nic innego tylko sadza będą wynikiem niecałkowitego spalania oleju napędowego.
Ilości sadzy jest zależna od stosunku powietrza do paliwa. Im więcej paliwa lub mniej powietrza tym
więcej sadzy.
Emisje sadzy można zmniejszyć stosując duże ciśnienie doładowania, specjalny kształt komory spalania,wysokie ciśnienie wtrysku oleju napędowego, ale i tak pewne ilości dymu będą się wydobywały z układu wydechowego.
Aby być w zgodzie normami ekologicznymi i zupełnie zminimalizować to zjawisko zaczęto stosować tzw. filtry cząstek stałych.
Obecnie w samochodach osobowych występują dwa systemy tych filtrów.
FAP- Filter A Particulare czyli tzw. system mokry występujący najczęściej w samochodach grupy PSA /Citroen,Peugeot /
DPF –Diesel Particulare Filter, czyli system suchy stosowany w pozostałych markach samochodów.
Sama zasada działania i budowa filtrów w obydwu systemach jest podobna.Zasadnicza różnica polega na tym, że w systemie FAP/tzw. mokry/ do paliwa dodany jest specjalny płyn /EOLYS/ obniżający temperaturę spalania się sadzy co ułatwia regeneracje .
Płyn taki mieści się w osobnym zbiorniku o pojemności 5l i wystarcza na ok. 80-240 tyś . km przebiegu .
Niezależnie od tego czy jest to system suchy czy mokry filtr cząstek stałych składa się z ceramicznego korpusu umieszczonego razem z katalizatorem we wspólnej metalowej obudowie.
Korpus podzielony jest na setki kanalików jednostronnie zamkniętych przez które przepływają spaliny, a cząstki sadzy osadzają się na ich ściankach.
Niestety w czasie pracy silnika gromadząca się sadza zaczyna blokować przepływ spalin, co powoduje zmniejszanie osiągów silnika i ogranicza działanie filtra .
Aby temu zapobiec filtr taki musi być co pewien czas regenerowany
Istnieją trzy sposoby regeneracji filtra cząstek stałych stałych.
• Pasywna
• Aktywna
• Wymuszona
Najprostszym sposobem jest regeneracja pasywna, która zachodzi wtedy gdy spaliny osiągną temp. ok. 400 -500 Celcjusza, w której sadza wchodzi w reakcje z materiałem filtra i zamienia się dwutlenek węgla.
Warunki do takiej regeneracji zachodzą tylko wtedy gdy samochód eksploatowany jest na wysokich obrotach z dużymi obciążeniami, na stosunkowo długich odcinkach drogowych czyli np. na autostradach .
Niestety podczas normalnego użytkowania samochody najczęściej poruszają się lub stoją w ruchu miejskim co powoduje, że warunki do regeneracji pasywnej nie występują i ilość sadzy stale narasta ograniczając działanie filtra i pogarszając prace samochodu.
Poziom nasycenia najłatwiej określić mierząc opory przepływu spalin przez filtr.
Do tego celu służy tzw. czujnik różnicowy ciśnienia mierzący różnicę ciśnień pomiędzy wlotem, a wylotem z filtra .
Wartość ta jest stale kontrolowana przez sterownik silnika i po osiągnięciu wielkości progowej musi nastąpić regeneracja aktywna .
Procesem tym steruje komputer silnika w ten sposób aby temperatura spalin osiągneła wartości ponad 500 stopni nawet jeżeli nie jedziemy po autostradzie .
W tym celu sterownik silnika /komputer / dokonuje wielu zmian w sterowaniu pracą silnika takich jak np:
• zwiększa wszystkie możliwe obciążenia elektryczne –np.włącza ogrzewanie tylnej szyby,podgrzewanie lusterek zewnętrznych ,wentylator .
• wyłącza układ recyrkulacji spalin EGR
• opóźnia kąt wtrysku i dokonuje opóźniony wtrysk dodatkowy .
• zwiększa ciśnienie doładowania tak aby kierowca nie odczuł zmniejszenia mocy
Regeneracja taka trwa od 5 do 10 minut .Jeżeli będzie to przebiegać podczas jazdy szosowej kierowca może jej nie zauważyć .
Zwykle taka regeneracji przeprowadzana jest co 200-600 km .
W przypadku kiedy samochód jest używany głównie w cyklu miejskim i nie ma możliwości osiągnięcia warunków do regeneracji aktywnej lub jest ona często przerywana przez wyłączenie silnika , następuje lawinowe ograniczenie przepływu filtra i na desce rozdzielczej zapala się kontrolka DPF.
Należy wtedy stworzyć warunki do wykonania regeneracji, czyli wyjechać na autostradę i jechać ze stałą dużą prędkością przez ok. 30 min.
Jeżeli to nie pomoże to samochód przejdzie w tzw. tryb awaryjny, co będzie sygnalizowane przez kontrolkę Check Engine i należy udać się do serwisu aby dokonać tzw. regeneracjj wymuszonej.
Ten typ regeneracji może wykonać tylko serwis wymuszając ją za pomocą urządzenia diagnostycznego.
Regeneracje wymuszoną przeprowadza się w serwisie na unieruchomionym samochodzie na niepalnym podłożu .
Widok tego co się dzieje za rurą wydechową samochodu, w którym przeprowadza się taką regenerację zmusza do zastanowienia się nad sensem stosowania całego tego systemu .
Jeżeli filtr zapełni się do ok. 80% to wtedy nawet regeneracja wymuszona nie przywróci sprawności filtra i musi on zostać wymieniony na nowy .
Negatywne skutki stosowania filtrów cząstek stałych
Używając samochód głownie w cyklu miejskim musimy się liczyć z tym że co ok. 200-400 km będzie następowała regeneracja aktywna.
Podczas każdej takiej regeneracji sterownik wymusza dodatkowy wtrysk paliwa, który nie spala się całkowicie i jego część dostaje się do oleju silnikowego .
Paliwo rozrzedza olej silnikowy i pogarsza jego wartości smarne co w konsekwencji może doprowadzić do poważnego uszkodzenia silnika.
Pierwszym niepokojącym objawem tego zjawiska jest wzrost poziomu oleju w silniku.
Objawy zapychania się filtra DPF,FAP
• Ograniczenie mocy , co objawia się spadkiem prędkości maksymalnej.
• Zdecydowane pogorszenie przyspieszeń na niskich biegach /opóźniona reakcja na pedał gazu / zwiększenie tzw. turbo dziury.
• Częste przechodzenie samochodu w tzw. tryb serwisowy czyli utrata mocy ,ograniczenie prędkości obrotowej silnika ,zapalenie się kontrolki Check Engine.
Jak przedłużyć żywotnosć filtrów FAP DPF
Po pierwsze i najważniejsze należy starać się unikać takiego użytkowania auta podczas którego filtr musi gromadzić duże ilości sadzy.
Największa emisja sadzy następuje podczas gwałtownych przyspieszeń na niskich obrotach silnika poniżej obrotów pełnej wydajności turbiny.Jest to wyraźnie widoczne na wykresie /po prawej/ gdzie największe dymienie występuje przy obrotach ok. 1500 obr/min i wynosi 20% czyli kilkakrotnie więcej niż na obrotach na których turbina daje już pełne ciśnienie, zwykle są to obroty około 2000 obr/min.
• Czyli delikatnie z gazem na niskich obrotach
• Należy unikać tankowania na niefirmowych stacjach benzynowych gdzie możemy trafić na paliwo złej jakości .
• Nie wolno używać tzw. biopaliw które mogą doprowadzić do trwałego uszkodzenia filtra
• O ile jest to możliwe to unikać jazdy na krótkich odcinkach / 200 m można przejść piechotą będzie zdrowiej i taniej /
• Stosować dobre oleje o niskiej zawartości siarki ,fosforu,potasu czyli tzw:Low SAPS.
• Zmieniać olej nie rzadziej niż co 10-12 tys. co zminimalizuje ewentualne rozrzedzanie oleju w czasie regeneracji filtra DPF /FAP
• Co jakiś czas przejechać kilka kilometrów na większych obciążeniach czyli np. na autostradzie 3-4 bieg ok. 3000 obr/min w celu oczyszczenia filtra .
• Należy bezwzględnie przestrzegać zasad użytkowania samochodu zawartych w instrukcji obsługi oraz stosować się do wskazówek podanych przez komputer pokładowy .
• Utrzymywać samochód w nienagannym stanie technicznym, nieraz drobne uszkodzenia mają olbrzymi wpływ na filtr DPF /FAP.
Najczęstszymi przyczynami pogarszającymi trwałość i skuteczność filtrów są wszelkie uszkodzenia doprowadzające do zwiększenia dawki paliwa lub zmniejszenia ilości powietrza dostarczanego do silnika.
Typową przyczyną jest niesprawny przepływomierz ,nieszczelność w układzie dolotowym czy też lejący wtrysk .
Kłopoty z filtrami DPF/FAP spowodowały swoistą histerię i teraz prawie każdy problem z samochodem przypisywany jest filtrowi.
Doszło do tego, że klienci przyjeżdżają do nas w celu usunięcia lub naprawy filtra , samochodem, który nie jest w niego wyposażony.
Dlatego też należy najpierw sprawdzić wszystkie inne możliwe przyczyny niesprawności samochodu, a dopiero jeżeli już wszystkie sposoby zawiodą i samochód zaczyna stać więcej w serwisie niż jeździ można się zastanowić nad wyłączeniem programowym i usunięciem mechanicznym filtra cząstek stałych
UWAGA
Usuwanie filtra jest ostatecznością i musimy mieć świadomość, że psujemy coś, nad czym konstruktorzy pracowali od wielu lat i być może jeszcze nie wszystko im się już udało, ale idą w dobrym kierunku.
Jest bowiem szansa, że kolejne wersje systemów mających spełnić coraz wyższe normy ekologiczne będą tak drogie i tak trudne w eksploatacji, że diesle wymrą śmiercią naturalną, albo ktoś się opamięta i wróci zdrowy rozsądek, ale to już inna bajka.
Autor: inż.Andrzej Godula
Artykuły na tej stronie pisane są w możliwie prosty sposób bez zbytniego bełkotu technicznego tak, aby trafiały do ludzi nie mających doktoratów z nauk technicznych,a chcących wiedzieć więcej na
temat samochodów ich budowy i działania.
Jeżeli kogoś to nie zadowoli i będzie chciał poszerzyć swoją wiedzę, zapraszam na koniec strony tam staram się umieszczać spis prawdziwej literatury fachowej na dany temat.
Andrzej Godula
Co to jest filtr cząstek stałych FAP, DPF i jak działa?
Nowoczesne silniki Diesla stały się ostatnio konkurencyjne do jednostek benzynowych.
Są ekonomiczne dysponują dużą mocą i jedyne, co je jeszcze odróżnia od benzyniaków to kłęby czarnego dymu wydobywającego się z rury wydechowej podczas gwałtownych przyspieszeń.
Ten dym to nic innego tylko sadza będą wynikiem niecałkowitego spalania oleju napędowego.
Ilości sadzy jest zależna od stosunku powietrza do paliwa. Im więcej paliwa lub mniej powietrza tym
więcej sadzy.
Emisje sadzy można zmniejszyć stosując duże ciśnienie doładowania, specjalny kształt komory spalania,wysokie ciśnienie wtrysku oleju napędowego, ale i tak pewne ilości dymu będą się wydobywały z układu wydechowego.
Aby być w zgodzie normami ekologicznymi i zupełnie zminimalizować to zjawisko zaczęto stosować tzw. filtry cząstek stałych.
Obecnie w samochodach osobowych występują dwa systemy tych filtrów.
FAP- Filter A Particulare czyli tzw. system mokry występujący najczęściej w samochodach grupy PSA /Citroen,Peugeot /
DPF –Diesel Particulare Filter, czyli system suchy stosowany w pozostałych markach samochodów.
Sama zasada działania i budowa filtrów w obydwu systemach jest podobna.Zasadnicza różnica polega na tym, że w systemie FAP/tzw. mokry/ do paliwa dodany jest specjalny płyn /EOLYS/ obniżający temperaturę spalania się sadzy co ułatwia regeneracje .
Płyn taki mieści się w osobnym zbiorniku o pojemności 5l i wystarcza na ok. 80-240 tyś . km przebiegu .
Niezależnie od tego czy jest to system suchy czy mokry filtr cząstek stałych składa się z ceramicznego korpusu umieszczonego razem z katalizatorem we wspólnej metalowej obudowie.
Korpus podzielony jest na setki kanalików jednostronnie zamkniętych przez które przepływają spaliny, a cząstki sadzy osadzają się na ich ściankach.
Niestety w czasie pracy silnika gromadząca się sadza zaczyna blokować przepływ spalin, co powoduje zmniejszanie osiągów silnika i ogranicza działanie filtra .
Aby temu zapobiec filtr taki musi być co pewien czas regenerowany
Istnieją trzy sposoby regeneracji filtra cząstek stałych stałych.
• Pasywna
• Aktywna
• Wymuszona
Najprostszym sposobem jest regeneracja pasywna, która zachodzi wtedy gdy spaliny osiągną temp. ok. 400 -500 Celcjusza, w której sadza wchodzi w reakcje z materiałem filtra i zamienia się dwutlenek węgla.
Warunki do takiej regeneracji zachodzą tylko wtedy gdy samochód eksploatowany jest na wysokich obrotach z dużymi obciążeniami, na stosunkowo długich odcinkach drogowych czyli np. na autostradach .
Niestety podczas normalnego użytkowania samochody najczęściej poruszają się lub stoją w ruchu miejskim co powoduje, że warunki do regeneracji pasywnej nie występują i ilość sadzy stale narasta ograniczając działanie filtra i pogarszając prace samochodu.
Poziom nasycenia najłatwiej określić mierząc opory przepływu spalin przez filtr.
Do tego celu służy tzw. czujnik różnicowy ciśnienia mierzący różnicę ciśnień pomiędzy wlotem, a wylotem z filtra .
Wartość ta jest stale kontrolowana przez sterownik silnika i po osiągnięciu wielkości progowej musi nastąpić regeneracja aktywna .
Procesem tym steruje komputer silnika w ten sposób aby temperatura spalin osiągneła wartości ponad 500 stopni nawet jeżeli nie jedziemy po autostradzie .
W tym celu sterownik silnika /komputer / dokonuje wielu zmian w sterowaniu pracą silnika takich jak np:
• zwiększa wszystkie możliwe obciążenia elektryczne –np.włącza ogrzewanie tylnej szyby,podgrzewanie lusterek zewnętrznych ,wentylator .
• wyłącza układ recyrkulacji spalin EGR
• opóźnia kąt wtrysku i dokonuje opóźniony wtrysk dodatkowy .
• zwiększa ciśnienie doładowania tak aby kierowca nie odczuł zmniejszenia mocy
Regeneracja taka trwa od 5 do 10 minut .Jeżeli będzie to przebiegać podczas jazdy szosowej kierowca może jej nie zauważyć .
Zwykle taka regeneracji przeprowadzana jest co 200-600 km .
W przypadku kiedy samochód jest używany głównie w cyklu miejskim i nie ma możliwości osiągnięcia warunków do regeneracji aktywnej lub jest ona często przerywana przez wyłączenie silnika , następuje lawinowe ograniczenie przepływu filtra i na desce rozdzielczej zapala się kontrolka DPF.
Należy wtedy stworzyć warunki do wykonania regeneracji, czyli wyjechać na autostradę i jechać ze stałą dużą prędkością przez ok. 30 min.
Jeżeli to nie pomoże to samochód przejdzie w tzw. tryb awaryjny, co będzie sygnalizowane przez kontrolkę Check Engine i należy udać się do serwisu aby dokonać tzw. regeneracjj wymuszonej.
Ten typ regeneracji może wykonać tylko serwis wymuszając ją za pomocą urządzenia diagnostycznego.
Regeneracje wymuszoną przeprowadza się w serwisie na unieruchomionym samochodzie na niepalnym podłożu .
Widok tego co się dzieje za rurą wydechową samochodu, w którym przeprowadza się taką regenerację zmusza do zastanowienia się nad sensem stosowania całego tego systemu .
Jeżeli filtr zapełni się do ok. 80% to wtedy nawet regeneracja wymuszona nie przywróci sprawności filtra i musi on zostać wymieniony na nowy .
Negatywne skutki stosowania filtrów cząstek stałych
Używając samochód głownie w cyklu miejskim musimy się liczyć z tym że co ok. 200-400 km będzie następowała regeneracja aktywna.
Podczas każdej takiej regeneracji sterownik wymusza dodatkowy wtrysk paliwa, który nie spala się całkowicie i jego część dostaje się do oleju silnikowego .
Paliwo rozrzedza olej silnikowy i pogarsza jego wartości smarne co w konsekwencji może doprowadzić do poważnego uszkodzenia silnika.
Pierwszym niepokojącym objawem tego zjawiska jest wzrost poziomu oleju w silniku.
Objawy zapychania się filtra DPF,FAP
• Ograniczenie mocy , co objawia się spadkiem prędkości maksymalnej.
• Zdecydowane pogorszenie przyspieszeń na niskich biegach /opóźniona reakcja na pedał gazu / zwiększenie tzw. turbo dziury.
• Częste przechodzenie samochodu w tzw. tryb serwisowy czyli utrata mocy ,ograniczenie prędkości obrotowej silnika ,zapalenie się kontrolki Check Engine.
Jak przedłużyć żywotnosć filtrów FAP DPF
Po pierwsze i najważniejsze należy starać się unikać takiego użytkowania auta podczas którego filtr musi gromadzić duże ilości sadzy.
Największa emisja sadzy następuje podczas gwałtownych przyspieszeń na niskich obrotach silnika poniżej obrotów pełnej wydajności turbiny.Jest to wyraźnie widoczne na wykresie /po prawej/ gdzie największe dymienie występuje przy obrotach ok. 1500 obr/min i wynosi 20% czyli kilkakrotnie więcej niż na obrotach na których turbina daje już pełne ciśnienie, zwykle są to obroty około 2000 obr/min.
• Czyli delikatnie z gazem na niskich obrotach
• Należy unikać tankowania na niefirmowych stacjach benzynowych gdzie możemy trafić na paliwo złej jakości .
• Nie wolno używać tzw. biopaliw które mogą doprowadzić do trwałego uszkodzenia filtra
• O ile jest to możliwe to unikać jazdy na krótkich odcinkach / 200 m można przejść piechotą będzie zdrowiej i taniej /
• Stosować dobre oleje o niskiej zawartości siarki ,fosforu,potasu czyli tzw:Low SAPS.
• Zmieniać olej nie rzadziej niż co 10-12 tys. co zminimalizuje ewentualne rozrzedzanie oleju w czasie regeneracji filtra DPF /FAP
• Co jakiś czas przejechać kilka kilometrów na większych obciążeniach czyli np. na autostradzie 3-4 bieg ok. 3000 obr/min w celu oczyszczenia filtra .
• Należy bezwzględnie przestrzegać zasad użytkowania samochodu zawartych w instrukcji obsługi oraz stosować się do wskazówek podanych przez komputer pokładowy .
• Utrzymywać samochód w nienagannym stanie technicznym, nieraz drobne uszkodzenia mają olbrzymi wpływ na filtr DPF /FAP.
Najczęstszymi przyczynami pogarszającymi trwałość i skuteczność filtrów są wszelkie uszkodzenia doprowadzające do zwiększenia dawki paliwa lub zmniejszenia ilości powietrza dostarczanego do silnika.
Typową przyczyną jest niesprawny przepływomierz ,nieszczelność w układzie dolotowym czy też lejący wtrysk .
Kłopoty z filtrami DPF/FAP spowodowały swoistą histerię i teraz prawie każdy problem z samochodem przypisywany jest filtrowi.
Doszło do tego, że klienci przyjeżdżają do nas w celu usunięcia lub naprawy filtra , samochodem, który nie jest w niego wyposażony.
Dlatego też należy najpierw sprawdzić wszystkie inne możliwe przyczyny niesprawności samochodu, a dopiero jeżeli już wszystkie sposoby zawiodą i samochód zaczyna stać więcej w serwisie niż jeździ można się zastanowić nad wyłączeniem programowym i usunięciem mechanicznym filtra cząstek stałych
UWAGA
Usuwanie filtra jest ostatecznością i musimy mieć świadomość, że psujemy coś, nad czym konstruktorzy pracowali od wielu lat i być może jeszcze nie wszystko im się już udało, ale idą w dobrym kierunku.
Jest bowiem szansa, że kolejne wersje systemów mających spełnić coraz wyższe normy ekologiczne będą tak drogie i tak trudne w eksploatacji, że diesle wymrą śmiercią naturalną, albo ktoś się opamięta i wróci zdrowy rozsądek, ale to już inna bajka.
Autor: inż.Andrzej Godula
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz